Ivori Schley，北卡罗来纳农工州立大学学生，2017年内布拉斯加大学-林肯综合农业系统实习生
Sabrina Ruis，农艺系博士后研究员
Humberto Blanco，农艺和园艺系土壤专家
Paul Jasa，生物系统工程系推广工程师

耕作是一种重要的农业做法，可以管理作物残茬，控制杂草，并为种植准备土壤(图1）.然而，耕作可以促进土壤有机碳(C)以二氧化碳(CO)的形式流失到大气中₂）.公司的损失₂可能取决于土壤扰动的程度。土壤碳的流失会降低土壤生产力，增加化肥投入的需求，并降低农场利润。因此，了解不同耕作方式如何影响土壤CO是很重要的₂长期的通量。

土壤CO如何产生₂通量发生?

二氧化碳是最丰富的土壤气体，是一种叫做土壤呼吸的自然过程的结果。土壤呼吸是通过微生物代谢过程分解土壤有机质而发生的。耕作制度影响土壤CO₂通量直接影响土壤性质。耕作可分解土壤团聚体，使微生物无法接触土壤中的有机物质，并吸收作物残余物，使较深色的土壤暴露出来，容易吸收而不是反射太阳辐射(图2）.

这意味着更高的土壤温度，更少的土壤水分，潜在的更大的土壤气体通量。此外，集约耕作制度可能导致CO增加₂土壤通气量增加和土壤团聚体破坏导致的通量。耕作土壤的另一种方法是使用少耕或免耕制度。减少耕作方法通常包括最小的土壤扰动，并允许残茬在土壤表面积累，这可以导致土壤水分保持和减少土壤温度的波动，潜在地降低CO₂通量。根据环境的不同，免耕理想地减少了土壤中的气体排放，从而保持了土壤质量。

耕作制度对CO的影响₂通量

以前的研究表明耕作对CO有影响₂通量可能取决于耕作方式和时机。耕作强度越大，CO含量越高₂通量(表1)，耕作的效果往往局限于耕作时的天数或季节。耕作通常会使土壤松动，降低土壤容重，增加土壤孔隙度。然而，这些土壤性质的变化不是永久性的，因为由于自然再固结、干湿循环和其他因素，它们往往会回到耕前状态。

表1。玉米带土壤气体通量的两项研究。

位置	土壤质地	学习年限(年)	耕作类型	作物	重要发现	参考
印第安纳州	粉砂质粘壤土	30.	凿,犁板耕耘	玉米和玉米	整个生长季的耕作效应最小	Omonode等，2007年
俄亥俄州	粉砂壤土	43	凿,犁板耕耘	玉米	耕作对冬春两季CO2通量无影响，而夏秋两季CO2通量分别为:免耕<刀板<凿	Ussiri和Lal, 2009年

内布拉斯加州案例研究

长期耕作对西部玉米带土壤气体通量的影响研究较少。2016年秋季至2017年夏季，土壤CO₂在林肯附近罗杰斯纪念农场(Rogers Memorial Farm)的粉质粘土壤土上进行了一项长期耕作试验(35年)，监测了六种耕作处理(铲耕、犁耕、盘耕、盘耕加黑麦覆盖作物、免耕和免耕加黑麦覆盖作物)的c通量。玉米-大豆轮作，土壤CO₂在大豆相之后开始监测通量。土壤颗粒有机物(POM)是一种易分解的有机物，土壤样品的采集是季节性的。耕作后立即采集土壤气体通量，一周后采集，每月采集。

结果表明，耕作制度对季节累积CO没有影响₂- c通量(图3）.然而，在耕作的季节内(铲犁和铲犁为秋季，圆盘犁、铲犁和铲犁为春季)，耕作的通量比免耕的通量更大。通量在夏季往往比冬季和春季更大，可能是由于土壤温度升高。颗粒有机质是有机质中容易降解的部分，耕作对其影响较大。在冬季，与非精耕细作处理相比，犁耕处理的颗粒有机物浓度最低(图4）.在春季，凿子犁和犁板犁处理的颗粒物有机质含量低于圆盘犁和免耕处理，可能是由于土壤扰动和土壤有机质氧化。与免耕相比，铲式犁或凿子犁降低土壤颗粒物有机物浓度可导致土壤有机质浓度的降低₂与免耕相比，犁耕或凿岩处理下的碳通量一般不高。

以往的研究表明，土壤湿度和土壤温度影响土壤气体通量，这取决于季节和耕作。内布拉斯加州案例研究的结果表明，累积CO₂按季节计算的碳通量随耕作强度的增大而增大，尤其是在耕作季节。此外，与免耕相比，高强度耕作易分解有机质的损失表明，高强度耕作可能不利于土壤生物活性，从而不利于养分循环。

参考文献

Omonode, r.a.， T.J. Vyn, D.R. Smith, P. Hegymegi, and A. Gal. 2007。玉米和玉米-大豆连作长期耕作系统的土壤二氧化碳和甲烷通量。土壤耕作研究95:182-195。

Ussiri, D.A.N.和R. Lal, 2009。长期耕作对玉米连作系统土壤碳储量和二氧化碳排放的影响．土壤耕作研究。104:39-47。

关于主要作者

Ivori Schley是今年夏天在UNL完成综合农业系统奖学金的七名本科生之一。

她回到了北卡罗来纳农工州立大学，在那里她是一名环境研究学生。

支持

对这个项目的支持是由研究所农业部NIFA农业和食品研究计划:教育和扫盲计划-本科生体验学习奖学金计划和内布拉斯加大学林肯分校农学和园艺系。